(57)【要約】 【課題】  自己インダクタンスが低く薄型化した、耐湿信頼性に優れた固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】  コンデンサ素子１４と電極基板１５とが、導電性接着剤１６を介して電気的に接続され、電極基板１５の外部端子側の絶縁層１０の露出部分に封止層１３を形成する。【選択図】  図１
2010219128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が拡面化された板状もしくは箔状の弁作用金属からなる母材と、前記母材の拡面化された表面に形成された酸化物からなる誘電体層とよりなる陽極体と、前記陽極体の中央部に接続して陰極導体部が形成され、また前記陽極体の両端部にそれぞれ陽極リードが接続したコンデンサ素子と、
中央部と両端部に開口部が設けられた絶縁層と、前記絶縁層の下面の中央部に形成され、前記開口部の下面を覆う金属層からなる外部陰極端子と、前記絶縁層の下面の両端部にそれぞれ形成され、前記開口部の下面を覆う金属層からなる外部陽極端子とを有する電極基板とが、
前記開口部に形成された導電性接着剤を介して、前記陰極導体部と前記外部陰極端子、および前記陽極リードと前記外部陽極端子と、それぞれ電気的に接続され、前記絶縁層の下面の露出部に封止層を有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
表面が拡面化された板状もしくは箔状の弁作用金属からなる母材と、前記母材の拡面化された表面に形成された酸化物からなる誘電体層とよりなる陽極体と、前記陽極体の一端側に接続して陰極導体部が形成され、また前記陽極体の他端側に接続して陽極リードが形成されたコンデンサ素子と、
一端部と他端部に開口部が設けられた絶縁層と、前記絶縁層の下面の一端部に形成され、前記開口部の下面を覆う金属層からなる外部陰極端子と、前記絶縁層の下面の他端部に形成され、前記開口部の下面を覆う金属層からなる外部陽極端子とを有する電極基板とが、
前記開口部に形成された導電性接着剤を介して、前記陰極導体部と前記外部陰極端子、および前記陽極リードと前記外部陽極端子と、それぞれ電気的に接続され、前記絶縁層の下面の露出部に封止層を有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記絶縁層がポリイミド樹脂よりなることを特徴とする、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記開口部がケミカルエッチングにより形成されてなることを特徴とする、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解コンデンサに関し、特にチップ形状を有する、三端子型および二端子型の固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル機器に搭載される回路基板に流れる電気信号の動作周波数が高速化される傾向にあり、その動作周波数の高速化に伴い、電気信号を駆動するための電源回路における供給電流が増加する傾向にある。一方で、回路基板に搭載されるＩＣ（集積回路）やＬＳＩ（大規模集積回路）の高集積化により、電源回路の出力電圧は低下する傾向にある。これにより電源回路から供給される駆動電力などのノイズ（電源ノイズ）に対する回路基板側のマージンが小さくなってきており、このためノイズ対策が重視されるようになった。一般に電源ノイズなどを除去するためにはコンデンサを用いることが有効であり、ノイズ除去デバイスとしてコンデンサを用いる方法が知られている。
【０００３】
動作周波数の高速化に対応するため、高周波領域において低インピーダンスのコンデンサが要望されているが、一般に固体電解コンデンサは高周波領域においてインピーダンスが大きく上昇する傾向にある。高周波領域での固体電解コンデンサのインピーダンスは大部分がその自己インダクタンスによるものであり、このインピーダンスの上昇は、そのほとんどが固体電解コンデンサの端子部分の、自己インダクタンスに起因するものである。この高周波領域における自己インダクタンスは等価直列インダクタンス（以降、ＥＳＬと記載）として表され、ＥＳＬの値が小さいほど高周波領域におけるインピーダンスは小さくなる。
【０００４】
そのような状況の中で、コンデンサ素子−外部端子間の距離を短縮することで自己インダクタンスを小さくする方法として特許文献１や特許文献２に記載のコンデンサが提案されている。
【０００５】
特許文献１では両面銅張板を使用しており、素子側陽陰極端子と外部陽陰極端子とを電気的に接続するためにスルーホールを形成してメッキを施している。その結果、両面のメッキ層及び銅箔の厚みによる制約が加わり、自己インダクタンスの低減には限界がある。
【０００６】
一方で、特許文献２の例では、コンデンサ素子が第２絶縁層の貫通孔を通じて外部端子と直接接合しているため、コンデンサ素子と外部端子との接続距離が短くなり、より自己インダクタンスの低減を可能にしている。しかし、構造上、第１絶縁層が外部端子よりも外側に形成されており、実装の際にはハンダを厚くする必要があるため実装性に難があり、薄型化も困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１３４３５９号公報
【特許文献２】特開２００３−１５８０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高周波領域での自己インダクタンスの低減および実装性、薄型化を改善するために本発明者等は先に特願２００８−１０６３６７号において図７の固体電解コンデンサの断面図に示すような、電極基板の絶縁層および金属層を１層ずつとし、絶縁層の開口部を通じてコンデンサ素子と外部陽陰極端子とを直接導電接着することでコンデンサ素子−外部端子間の距離が短くなり、自己インダクタンスの低い、実装性に優れた薄型の固体電解コンデンサを提案している。
【０００９】
ここで、図７に示す固体電解コンデンサは絶縁層が薄いほどコンデンサ素子−外部端子間の距離が短くなり、且つ薄型化も可能となる。しかし、絶縁層を薄くすることで酸素、水蒸気等が透過しやすくなり、特に耐湿信頼性が低下しやすくなるおそれがある。
【００１０】
本発明の課題は、高周波領域での自己インダクタンスが低く、より高い耐湿信頼性を持つ薄型の固体電解コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、下面のみに金属層を貼り付けた電極基板の金属層を外部電極端子とし、外部電極端子側の絶縁層が露出している部分に封止層を形成することにより、絶縁層部分からの水分の浸入を抑制し、耐湿信頼性に優れた固体電解コンデンサが得られることを見出したものである。
【００１２】
即ち本発明の固体電解コンデンサは、表面が拡面化された板状もしくは箔状の弁作用金属からなる母材と、前記母材の拡面化された表面に形成された酸化物からなる誘電体層とよりなる陽極体と、前記陽極体の中央部に接続して陰極導体部が形成され、また前記陽極体の両端部にそれぞれ陽極リードが接続したコンデンサ素子と、中央部と両端部に開口部が設けられた絶縁層と、前記絶縁層の下面の中央部に形成され、前記開口部の下面を覆う金属層からなる外部陰極端子と、前記絶縁層の下面の両端部にそれぞれ形成され、前記開口部の下面を覆う金属層からなる外部陽極端子とを有する電極基板とが、前記開口部に形成された導電性接着剤を介して、前記陰極導体部と前記外部陰極端子、および前記陽極リードと前記外部陽極端子と、それぞれ電気的に接続され、前記絶縁層の下面の露出部に封止層を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の固体電解コンデンサは、表面が拡面化された板状もしくは箔状の弁作用金属からなる母材と、前記母材の拡面化された表面に形成された酸化物からなる誘電体層とよりなる陽極体と、前記陽極体の一端側に接続して陰極導体部が形成され、また前記陽極体の他端側に接続して陽極リードが形成されたコンデンサ素子と、一端部と他端部に開口部が設けられた絶縁層と、前記絶縁層の下面の一端部に形成され、前記開口部の下面を覆う金属層からなる外部陰極端子と、前記絶縁層の下面の他端部に形成され、前記開口部の下面を覆う金属層からなる外部陽極端子とを有する電極基板とが、前記開口部に形成された導電性接着剤を介して、前記陰極導体部と前記外部陰極端子、および前記陽極リードと前記外部陽極端子と、それぞれ電気的に接続され、前記絶縁層の下面の露出部に封止層を有することを特徴とする。
【００１４】
また、前記絶縁層がポリイミドよりなることを特徴とする。さらに、前記開口部がケミカルエッチングにより形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電極基板の絶縁層および金属層を１層ずつとし、絶縁層の開口部を通じてコンデンサ素子と外部陽陰極端子とを直接導電接着することでコンデンサ素子−外部端子間の距離が短くなり、自己インダクタンスを低減することが可能である。また、外部端子側の絶縁層が露出している部分に封止層を形成することで、製品厚みを増大させることなく、絶縁層部分からの水分の浸入を抑制し、耐湿信頼性に優れた構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における三端子型の固体電解コンデンサの断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における三端子型の固体電解コンデンサのコンデンサ素子を示す図、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における三端子型の固体電解コンデンサに用いる電極基板の断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態における二端子型の固体電解コンデンサの断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における二端子型の固体電解コンデンサのコンデンサ素子を示す図、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態における二端子型の固体電解コンデンサに用いる電極基板の断面図。
【図７】固体電解コンデンサの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の固体電解コンデンサの実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図２を参照して本発明の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の作製方法について説明する。まず、両面がエッチング処理で拡面化され、表面に陽極酸化による酸化物からなる誘電体層２が形成されたアルミ箔からなる母材１を目的とする素子サイズに切り出す。次に、誘電体層２上の所定の位置にエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を塗布し、絶縁部３を形成し、アルミ箔からなる母材１を複数の領域に区分する。その後、再度陽極酸化を行い、切断面等アルミの芯が露出している部分に誘電体層を再形成する。続いて、複数の領域に区分したうちの中央部の陰極導体部を形成する領域に、導電性高分子からなる固体電解質層４、グラファイト層５、導電性ペースト等による金属電極層６を形成し、陰極導体部９とする。次に、前記複数の領域のうち、陰極導体部９以外の端部の領域に関して、誘電体層２及び拡面化層を排除してアルミの母材１を露出させる。さらに、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等のメッキが施されたＣｕ箔を陽極リード７として超音波溶接等で接続し、陽極部８とする。
【００１９】
次に、図３を参照して本発明の固体電解コンデンサの電極基板について説明する。ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ、液晶ポリマー等の絶縁層１０に銅箔を貼り付けた片面銅貼板を使用し、この銅箔をエッチングすることで両端部に外部陽極端子１１および中央部に外部陰極端子１２を形成している。絶縁層１０としては、薄膜化が容易でありケミカルエッチングによる処理が可能という点でポリイミド樹脂を用いる事が好ましい。一方で絶縁層１０には複数の開口部が設けられており、その開口部に導電性接着剤１６を充填することでコンデンサ素子１４と外部端子とを電気的に接続することができる。開口部の形成方法としてはレーザー加工やドリルによる穴あけ、またはエッチング等が挙げられる。中でも、外部端子に影響を及ぼすことなく絶縁層１０のみを広範囲に処理できるという点でケミカルエッチングが好ましい。また、下面の外部端子側で絶縁層１０が露出している部分には封止層１３が形成されている。封止層１３は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドイミド樹脂等からなり、シリカ等のフィラーを混合してもよい。実装性の確保のため、封止層１３は外部端子よりも薄い構造とし、絶縁層１０の露出および外部陽陰極端子へのはみ出しが無いように注意する。
【００２０】
次に、図１を参照して本発明の固体電解コンデンサの作製方法について説明する。電極基板１５の開口部に銀等を含有する導電性接着剤１６を充填し、上述のように作製したコンデンサ素子１４と電極基板１５の外部陽極端子１１および外部陰極端子１２とを電気的に接続し、しかる後にエポキシ樹脂等の外装樹脂１７を用いて外装し、固体電解コンデンサを得る。なお、ここでは三端子型の固体電解コンデンサについて説明したが、後述の実施例で記載するように、二端子型の固体電解コンデンサについても同様に作製することができる。
【実施例１】
【００２１】
本発明の三端子型の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子について、図２を参照して具体的に説明する。まず、両側の表面が拡面化されたアルミ箔を用意し、陽極酸化することで両面に誘電体層２を形成した。このアルミ箔はアルミ電解コンデンサの電極用途として市販されているもので、公称化成電圧が５Ｖ、厚みが１０５μｍである。このアルミ箔を幅２．５ｍｍ、長さ６．０ｍｍの長方形の形状に裁断して母材１とした。次いで作製した母材１の長さ方向の両端面からそれぞれ１．３ｍｍの領域を残して母材１の表裏に計４箇所の絶縁部３を形成した。この絶縁部３は、母材の両表面にエポキシ樹脂を主成分とする絶縁樹脂を幅方向にそれぞれ太さ０．５ｍｍ、高さ１００μｍの線状に塗布し、母材１に含浸、硬化させることにより形成したものである。
【００２２】
ここで、両側を絶縁部３で囲まれた母材の中央部を陰極領域とし、この領域の両面に、導電性高分子であるポリピロールからなる固体電解質層４を形成した。次に、スクリーン印刷でグラファイト層５を１５μｍの厚さで塗布、乾燥固化し、さらに、グラファイト層５の上に銀含有の導電性ペーストを２５μｍの厚さで塗布、乾燥固化させることで金属電極層６を形成し、陰極導体部９とした。この陰極導体部の大きさは母材の幅方向が２．５ｍｍ、長さ方向が２．４ｍｍである。
【００２３】
一方、絶縁部３の両外側のそれぞれの陽極領域では、誘電体層を除去し、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇメッキを施された幅２．５ｍｍ，長さ１．０ｍｍ，厚さ８０μｍのＣｕ箔を陽極リード７として陽極領域の片面に超音波溶接し、陽極部８とした。以上の方法により、三端子型のコンデンサ素子１４の作製を行った。
【００２４】
次に、本発明の三端子型の固体電解コンデンサに用いる電極基板１５について、図３を参照して説明する。ポリイミド樹脂からなる厚み３０μｍの樹脂板を用意し、その片面のみに厚み３０μｍの銅箔を貼り合わせた片面銅貼板とした。この片面銅貼板の銅箔部分にケミカルエッチングを施して外部陰極端子１２、外部陽極端子１１である外部端子を形成し、これらの外部端子が形成された各領域のポリイミド樹脂をケミカルエッチングにより除去することで陰極導体部９、陽極部８に対応するそれぞれの領域に、計３箇所の開口部を形成した。この開口部の形状は、陰極領域では幅２．５ｍｍ、長さ２．４ｍｍ、２箇所の陽極領域ではそれぞれ幅２．５ｍｍ、長さ１．３ｍｍである。続いて、外部端子側でポリイミド樹脂が露出している部分に、フィラーを含有したエポキシ樹脂を塗布し、乾燥固化することで封止層１３を形成した。ここでは、封止層１３が外部端子よりも盛り上がらないよう、厚みは２５μｍとした。
【００２５】
次いで、開口部に銀を含有する導電性接着剤１６を充填し、コンデンサ素子１４を熱圧着した。この際に、導電性接着剤１６はポリイミド樹脂の開口部の縁から数十μｍ程度盛り上がるように充填し、本体部分の陰極導体部９の銀ペースト層、および陽極部８の銅箔が、これらの導電性接着剤１６に確実に接着されて電気的接続が行われるようにした。
【００２６】
その後、エポキシ樹脂を主成分としたモールド樹脂を使用してトランスファモールドにより外装を行い、本実施の形態の三端子型固体電解コンデンサを得た。作製した固体電解コンデンサの外形寸法は、幅２．８ｍｍ、長さ６．３ｍｍ、高さ０．４６ｍｍのチップ状である。
【実施例２】
【００２７】
本発明の二端子型の固体電解コンデンサについて、図４〜６を参照して説明する。使用した母材の材質、寸法、表面処理の方法、銅箔の寸法、および形成した固体電解質層４、グラファイト層５、金属電極層６の構成などは、実施例１の場合と同一である。二端子型の固体電解コンデンサであるため本体部分の陽極部８は１箇所のみであり、絶縁部３は母材の長さ方向の一方の端面から１．３ｍｍの位置の両面に設けられているのみである。絶縁部３が絶縁樹脂を太さ０．５ｍｍ、高さ１００μｍの線状に母材に塗布したものである点は、実施例１の場合と同じである。母材の長さ６．０ｍｍのうち、陽極部８の長さは１．３ｍｍで実施例１の場合と同じであるが、陰極導体部９の長さは４．２ｍｍである。またプリント配線板が片面銅貼板であること、その樹脂の材質、外部端子側のポリイミド樹脂が露出している部分に、フィラーを含有したエポキシ樹脂を塗布・乾燥固化する点なども、実施例１の場合と同じである。ただし開口部はコンデンサ素子１４の陰極導体部９、陽極部８にそれぞれ対応する各１箇所ずつであり、その寸法は、陰極導体部９では幅２．５ｍｍ、長さ４．２ｍｍ、陽極部８では幅２．５ｍｍ、長さ１．３ｍｍである。次いで、これらの開口部に銀を含有する導電性接着剤１６を充填し、コンデンサ素子１４を熱圧着した後、トランスファモールド外装を行い、二端子型の固体電解コンデンサを得た。作製した固体電解コンデンサの外形寸法は幅２．８ｍｍ、長さ６．３ｍｍ、高さ０．４６ｍｍのチップ状で、実施例１の場合と同じであるが、外部端子は２箇所のみである。
【００２８】
（比較例１）
本発明を適用した実施例１の三端子型の固体電解コンデンサとの比較用に、外部端子側のポリイミド樹脂が露出している部分に、フィラーを含有したエポキシ樹脂等の封止層を設けない電極基板１５を使用して固体電解コンデンサを作製した（図７参照）。
【００２９】
比較例１で用いたコンデンサ素子１４は、各部分の寸法及び作製方法等全てが実施例１の場合と同様である。電極基板１５の接着、トランスファモールドによる外装を実施例１の場合と同様に行い、比較例１の三端子型の固体電解コンデンサを得た。
【００３０】
（比較例２）
本発明を適用した実施例２の二端子型の固体電解コンデンサとの比較用に、外部端子側のポリイミド樹脂が露出している部分に、フィラーを含有したエポキシ樹脂等の封止層を設けない電極基板を使用して固体電解コンデンサを作製した。
【００３１】
比較例２で用いたコンデンサ素子１４は、各部分の寸法及び作製方法等全てが実施例２の場合と同様である。電極基板の接着、トランスファモールドによる外装を実施例２の場合と同様に行い、比較例２の二端子型の固体電解コンデンサを得た。
【００３２】
（評価）
以上の方法にて作製した実施例１、２および比較例１、２の固体電解コンデンサをそれぞれ１０ｐずつ用意し、６５℃−９５％ＲＨの恒温恒湿槽に投入し、５００時間放置試験を行い、耐湿信頼性の比較を行った。その結果を表１に示す。ここでは、放置試験前の１００ｋＨｚにおける等価直列抵抗（ＥＳＲ）の平均値を１．００とし、５００時間後のＥＳＲを相対評価で表してある。ＥＳＲは、ＬＣＲメーター（アジレントテクノロジー株式会社製）を使用し、四端子法にて測定を行った。
【００３３】
【表１】
2010219128.tif 000003
【００３４】
本発明を適用した実施例１、２の固体電解コンデンサでは比較例１、２の固体電解コンデンサと比較して、放置試験前後のＥＳＲ変化が小さく、耐湿信頼性が改善されていることが判る。
【符号の説明】
【００３５】
１    母材
２    誘電体層
３    絶縁部
４    固体電解質層
５    グラファイト層
６    金属電極層
７    陽極リード
８    陽極部
９    陰極導体部
１０    絶縁層
１１    外部陽極端子
１２    外部陰極端子
１３    封止層
１４    コンデンサ素子
１５    電極基板
１６    導電性接着剤
１７    外装樹脂
【図１】
2010219128.tif 000004
【図２】
2010219128.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010219128.tif 000008
【図６】
2010219128.tif 000009
【図７】
2010219128.tif 000010